暗挖地铁隧道穿越环线地铁沉降控制技术.doc

暗挖地铁隧道穿越环线地铁沉降控制技术摘 要：论述了雍和宫站—和平里北街站区间段左线暗挖穿越环线地铁施工技术，通过暗挖施工过程中所采用的一系列技术措施，确保了环线地铁的沉降值远低于预期沉降值，为市类似穿越地铁隧道施工提供了成功案例关键词：浅埋暗挖；地铁隧道；沉降值；注浆1 工程概况      雍和宫站—和平里北街站暗挖穿越环线地铁既有线是地铁5 号线 18 标土建施工的重要组成局部，区间北起地坛公园南门东侧盾构竖井，南至雍和宫站左线 K12＋318.000—K12＋366.525 段下穿环线地铁，长度为 48.525 m，其中完全处于环线地铁底板下的长度为22.9 m穿越环线地铁区间地面标高 44.0 m，新建暗挖隧道埋深22.5 m，其顶板与环线地铁底板下外表相距229～368 mm，新建暗挖隧道施工时 ，可见现况隧道底板下外表 暗挖隧道与环线地铁隧道的纵断关系如图1 所示      新建暗挖隧道主要穿越粉质黏土、黏土、夹粉土层 穿越环线地铁的隧道大局部进入潜水层，未进入承压水层左线区间穿越环线地铁的隧道断面为矩形，隧道净空尺寸为：高 4.85 m×宽 4.3 m，C20 早强湿喷混凝土初衬厚度为350 mm，C30 混凝土二衬厚度为500 mm。

由于新建地铁暗挖隧道紧贴环线地铁底板，受雍和宫地铁车站的影响，左线区间隧道构造形式为平顶直墙，隧道截面尺寸祥见图 2      隧道初期支护钢格栅由4Ф25 mm 钢筋焊接而成，钢格栅间距为500 mm，钢筋网为Ф6150 mm×150 mm，喷射混凝土强度C20      该工程的平安质量控制目标：施工期间保证环线地铁的运行平安，环线地铁的最终沉降量控制在 20 mm之；保证新建隧道的施工平安，工程质量到达设计要求2 施工工艺      穿越隧道采用平顶直墙暗挖法施工，主要分为土方开挖、初期支护、防水、二次衬砌等几个阶段，工艺流程见图3      根据地质条件、隧道长度、断面大小、埋置深度及地面环境条件等因素，该段隧道设计施工方法为穿插中隔壁法〔CRD法〕之所以采用穿插中隔壁法进展施工，主要是从环线地铁的平安角度考虑，该工法具有地层沉降小、隧道防水效果好等施工方面的优势[1]3 环线地铁构造沉降控制技术      该工程中，暗挖法穿越环线地铁是地铁 5 号线施工的“5A〞级危险源之一，确保环线地铁的沉降值小于预计值，保证环线地铁的运行平安是该段暗挖隧道施工的最重要目标 为保证环线地铁的沉降量小于预计值，采取了多项施工管理和技术措施。

3. 1 施工组织管理动态化      “管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测〞是浅埋暗挖法施工的“十八字〞方针，为保证施工目标的实现，采取一定的管理措施是十分必要的3. 1. 1 人员安排      在该段隧道施工中，对管理人员、技术人员以及作业人员合理组织 将管理人员及作业人员分为 3 班，每个作业队除有带班队长外，另安排平安员、技术员、质控员以及施工员各1 名 明确每班的作业任务，由现场技术人员监视每道工序 对作业人员全面进展平安及技术交底，严格交接班制度 每班作业完成后，需由现场施工人员、平安人员签字前方可下班3. 1. 2 作业循环控制      为到达理想的施工效果，将初衬施工作业作为关键工作进展控制，初衬施工 1 个作业循环〔掘进 0.5 m〕为：土体加固→上部土方开挖→安拱顶及侧壁钢拱架及格栅→湿喷混凝土封闭→下部土方开挖→安装侧壁及下部钢拱架及格栅〔锁角锚杆施工〕→湿喷混凝土封闭 4 个导洞均采用上下台阶法进展作业，每个作业班组须完成最后的作业循环前方可进展交接班 制止在作业循环未完成时进展交接班工作 通过作业循环的限定，保证了施工的连续性，做到了不连续施工。

3. 1. 3 施工与监测相结合      勤量测是浅埋暗挖“十八字〞方针的重要容，合理、准确、有效的监测成果，是采取各种技术措施的前提 该段隧道施工中，除监测新建隧道外，还对既有线进展了细致的监测，以确保施工质量及平安      主要监测工程有：      1〕环线地铁构造沉降监测；      2〕环线地铁轨道沉降监测；      3〕轨道水平变化监测；      4〕轨距变化监测；      5〕环线地铁构造变形缝监测      施工中对环线地铁的监测采用实时动态监测系统，作为施工监测的重要环节鉴于该工程的具体要求，采用了具有较高技术要求的智能化远程监测系统[2]该监测系统全面实现自动化：自动进展数据采集、自动进展数据分析、自动进展数据报警，及时完成数据信息的反应，为环线地铁平安运营提供及时的判定依据      该段隧道施工，在掌子面施工至既有外环线附近时， 构造沉降值一度到达 2.1 mm， 最大速率到达0.6 mm/d 当信息及时反应后，马上停顿开挖，并进展背后注浆 注浆过程也是在实时动态监测下进展的，根据监测数据的变化对注浆压力、注浆位置、注浆量进展调整通过监测数据分析和施工技术的严密结合，既有线构造底板的沉降趋于缓和，沉降速率在0.1～0.4 mm/d 之间波动。

3. 2 施工过程沉降控制技术措施      浅埋暗挖法施工要到达理想的施工效果，除需严格按照技术规程进展作业外，还必须在施工过程中采取有针对性的技术措施，才能取得良好的施工效果3. 2. 1 水治理      该工程对于上层滞水，尤其是既有线构造侧墙外侧的滞水，采用预留导水管及时排出洞外 ，防止该处滞水由初衬构造与既有线构造底板的缝隙进入掌子面 对于潜水采取水平辅射井的方法进展降水，经施工检验，到达了理想的降水效果3. 2. 2 初衬施工      初衬施工是暗挖法施工过程风险最大，引起沉降量最大的阶段，必须采取多项技术措施保证初衬施工时环线地铁构造沉降量小于预计值      1〕土体加固      结合实际情况，将设计隧道的土体进展分类，采取合理的加固措施 对于既有线肥槽的回填杂土，采用渗入注浆法加固；对地铁新建隧道西侧的原状土体，由于其以砂及黏土为主，故采用劈裂注入法加固 在开挖断面两侧进展小导管超前注浆加固，小导管采用Ф32 厚壁钢管，管长 3.5 m，环向间距为 0.3 m，纵向间距为1.0 m，外插角 7～10 °，注浆材料采用超细水泥，以起到加固隧道周围土体的作用[3] 超前小导管注浆包括封闭工作面、钻孔、安设小导管、注浆、效果检验等工序。

水泥浆水灰质量配合比为 1∶ 0.5，水泥中添加2 %～3 %的促凝剂 注浆时，同时控制注浆压力及注浆量，注浆压力初始值不得大于0.1 MPa， 作业中分级、逐步升压至控制压力，填充注浆压力控制在0.1～0.5 MPa 之间[4]注浆量控制综合考虑地层情况，单管浆液扩散半径以0.5～1.0 m，土体孔隙率按 2 %～3 %考虑，综合单管注浆量计算整排导管注浆量，以整排导管注浆量推算总的注浆量      注浆过程中出现异常情况时，可采取以下措施[5]：①降低注浆压力或采取间隙注浆；②加强注浆效果检查，一是以进浆量来检查注浆效果，二是在开挖隧道后检查地层固结厚度，如达不到要求，要及时调整浆液配合比，改善注浆工艺；③为防止孔口漏浆，在花管尾端用麻绳及胶泥〔水泥+水玻璃〕或喷射混凝土，封堵钻孔与花管间的空隙；④注浆的次序由两侧对称向中间进展，自下而上逐孔注浆      通过超前小导管注浆对两侧土体进展加固，满足了施工要求      2〕土方开挖      完成土体加固后，对加固后的地层进展开挖共设4 个导洞，各导洞均采用上下台阶开挖法，先开挖上台阶的环形拱部，留核心土，当初期支护施工完成后，再开挖核心土，上台阶长度控制在 3 m 左右。

      为控制开挖因素引起的环线地铁沉降，在①号、②号导洞施工时，缩短两个导洞的开挖步距，减少纵向土体的扰动距离；及早施工②号导洞初衬，完成半侧洞体初衬构造，形成对环线地铁的支撑体系，为③号、④号导洞开挖施工创造有利条件      土方开挖须做到：①上、下断面台阶长度控制在 3 m 左右②开挖轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响，参照以往施工经历及沉降控制标准，拟定超挖量控制在5～7 cm，施工时可根据监测结果进展调整③开挖前应采取超前预支护和预加固措施，做到预加固、开挖、支护三环节严密衔接 当地层自稳能力差或开挖工作面停工时间较长时，采取增加临时仰拱、喷混凝土封闭掌子面等辅助施工措施④开挖过程中，上半断面采用环形开挖，尽可能多保存核心土；下半断面开挖时，边墙采用单侧或双侧交织开挖，仰拱尽快开挖，缩短全断面封闭时间⑤开挖掌子面需超前用砂浆锚杆进展全断面支护〔不小于3 m〕，并及时封闭掌子面⑥增加过环线地铁处暗挖段隧道的净空尺寸，隧道顶板直接紧贴环线地铁底板垫层，之间不留土层⑦作好开挖的施工记录和地质断面描述，加强对洞外的观察⑧区间隧道不得欠挖，对意外出现的超挖或塌方采用喷混凝土回填密实，并及时进展背后回填注浆。

⑨开挖过程中必须加强监控量测，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，要及时施工临时支撑或仰拱，以形成封闭环，控制位移和变形⑩在开挖前进展超前地质探测，探测围为掌子面前方4～5 m，发现土质变化及含水量增大时及时采取措施，处理完后可继续施工      3〕锁角锚杆及钢格栅施工      该段初衬为平顶直墙构造，侧向土体压力较大，在初衬仰拱未封闭前，为控制墙体钢架底端位移，应尽早施工仰拱封闭成环，增加支护构造的稳定性      上下台阶的拱角设置锁角锚杆 锚杆长 1.5 m，使用Ф25 螺纹钢筋制成，斜向 60 °角打入外侧地层，端部与拱架焊接，每榀向外侧打入 1 根锚杆 ，以防拱架在土压下收敛      格栅安装采取如下措施：①每步格栅落实到原状土上，并加设垫板，同时每步格栅与现有构造顶紧，并预留注浆管 当初支封闭后及时注浆回填，尤其第二步初支封闭后，在上导洞顶部回填后进展压浆处理每步格栅在两端脚部设置锁脚锚管 格栅接头每环错开设置，脚部设为 L 型②在每步格栅中部设置预顶螺杆支柱，螺杆支柱上部顶在环线地铁垫层底部，下部作用在千斤顶上，支撑在中隔板上      4〕初喷混凝土强度保证措施①严格控制混凝土施工配合比，配合比经试验确定，混凝土各项指标都必须满足设计及规要求，混凝土拌合用料称量精度必须符合规要求。

②严格控制原材料的质量，原材料的各项指标都必须满足要求③喷射混凝土施工中确定合理的风压，保证喷料均匀、连续 同时加强对设备的保养，保证其工作性能④喷射作业由有经历、技术熟练的喷射手操作，保证喷射混凝土各层之间衔接严密⑤复喷射混凝土前先按设计要求完成超前小导管、钢筋网、格栅钢架的安装工作⑥喷射混凝土由专人喷水养护，以减少因水化热引起的开裂，发现裂纹用红油漆作标记，进展观察和监测，确定其是否继续开展，假设继续开展，找出原因并作处理⑦坚决实行“四不〞制度：喷射混凝土工序不完，掌子面不前进，喷射混凝土厚度不够不前进，混凝土喷射后发现问题未解决不前进，监测说明构造不平安不前进      5〕初衬背后补注浆      及时补注浆是减少既有构造沉降的有效方法补注浆是在信息化监测体系的指导下进展的，通过监测确定注浆位置及注浆量，保证注浆效果初期支护由于喷射混凝土作业受施工及地层稳定等条件的影响，喷射混凝土支护体局部会收缩，为保证初衬的施工效果，采取初衬背后补注浆的措施，初衬背后注浆稳压 10 min，即可实现控制沉降的目的，又能到达防水的效果，以减少施工时间洞积水为防水板无水施工创造条件 注浆管每1 m 布置 1 榀，每榀 3 根，分别布于拱顶。